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2019-11-08 11:06
绝对时间并不存在?

本文来自微信公众号:神经现实(ID:neureality),作者:MATIAS SLAVOV,翻译:阿良,题图来自:Victor Mosquera


 早于爱因斯坦前两个世纪,休谟意识到,独立于观测者的标准时间并不存在。


1


在1915年,艾尔伯特·爱因斯坦给莫里茨·石里克(Moritz Schlick)写了一封信。石里克既是哲学家,也是物理学家,当时他刚刚发表了一篇关于相对论的文章。爱因斯坦对此称赞说:“从哲学角度来看,在这一主题上,没有什么写得比这篇文章更清晰了。”接着,爱因斯坦又在信中表达了自己在知识上对休谟的感激,“在发现相对论前不久,我曾地怀着钦佩的心情认真读过他的《人性论》。如果没有哲学上的这些研习,我很可能找不到这个答案(指相对论)。”


此后的30多年里,爱因斯坦的观点一直没有改变。他在写给自己的工程师朋友米谢·贝索(Michele Besso)的信中回忆说:“就我所知,休谟带给我的直接影响非常大。我在伯尔尼和康拉德·哈比希特(Konrad Habicht)与索洛维一起读过他的书。”在1902—1903年期间,爱因斯坦确实在一个阅读圈子中跟数学家康拉德·哈比希特和哲学系学生莫里斯·索洛维(Maurice Solovine)一起研读过休谟的论文。这段经历发生在他1905年发表狭义相对论之前,即在构思相对论的过程中。但是休谟哲学里究竟哪一部分帮助了爱因斯坦的物理学研究,仍然是个谜题。因而我们需要更进一步的探讨。


在爱因斯坦1949年的自传中,他详述了休谟是如何帮助他构建狭义相对论的。我们有必要拒绝错误的“时间绝对性原理(即同时性)”,因为绝对同时性假说深藏在无意识当中,被人忽略。有能力清楚认识到这一假设的武断性,就意味着问题的解决方式已经被找到了。就我个人而言,尤其是通过阅读大卫·休谟(David Hume)和恩斯特·马赫(Ernst Mach)哲学著作,发现这一中心论点(即否定绝对时间、绝对同时性)所需的批判性推理类型得到了决定性的发展。


匹兹堡大学的历史与科学哲学专业教授约翰·D·诺顿(John D Norton)认为,爱因斯坦从休谟那里学到了关于概念的经验主义理论(很大可能也受到了马赫和实证主义传统的影响)。于是,他将概念经验论应用到他的同时相对性论据中时,结果发现,不同的观测者将会对两个事件的同时性产生不同的认识。以打开客厅和厨房两处的窗户为例,并没有绝对的事实可以表明是客厅的窗户先打开,还是厨房的先打开,或是同时。这种事件的时间顺序是由观测者决定的,它与我们所指定的参考系有关。一旦同时相对性建立起来,爱因斯坦就可以调和他的理论中看似冲突的方面——相对性原理与光速不变原理。这一结论要求我们放弃“事件时序来自不可观测的绝对时间”的想法,而这也是爱因斯坦从休谟那里得到的观点。


2


休谟在知识文化界的影响是巨大的,包括哲学的所有方面以及多种科学学科。几年前,在一个面向专业哲学家们的投票调查中,哲学家们被问及他们最认同的已故哲学家是谁,休谟以显著的优势胜出。朱利安·巴吉尼(Julian Baggini)评价说:“当代科学家很少有时间去读哲学著作,但休谟哲学是例外。”在谈论休谟持续的影响力之前,我们应该先回到18世纪的近代文化环境当中。休谟的影响力来源于他彻底的经验主义思想,而这一思想必须通过认识他所处时代来理解。观念论是近代哲学的主流认识理论。观念既是我们的心灵状态(例如牙疼),也是思想的物质形式(例如一个数学对象三角形)。这种观念论最明确的支持者是法国哲学家勒内·笛卡尔,对于笛卡尔来说,哲学本质上是对思想观念的探索。他在一封信中解释了为什么观念如此重要:“我确信,如果不借助于自己内心的观念,我无法知道我的外在是什么。”如果我们希望在对世界任何方面的探索中,获得某种确定性——无论探索是人类精神还是自然现象——我们都需要对被表述的对象有一个清晰的概念。休谟的观念论区别于笛卡尔之处在于,他拒绝接受笛卡尔的“天赋论”。这种观点可以追溯到柏拉图的“回忆说”,柏拉图认为所有的学习都是一种回忆,就好像我们所学的任何东西在被教授前就已经存在于我们心中。天赋论的近代版本强调,我们的思想不是一块白板,相反,我们在出生和感知前就已经具备了一些观念。休谟一开始与其英国同胞和前辈约翰·洛克(John Locke)保持相同的观点。思想只有开始感知时,才具有观念。洛克在《人类理智论》( An Essay Concerning Human Understanding)中写道,问人类最初是何时获得观念的,就是在问“他何时开始感知;具备观念和感知是同一件事”。基于这一洞见,休谟发明了他的复制原则。


休谟认为,我们通过感知变化来理解时间。


对休谟来说,感知被划分为观念和印象,两者之间的区别在于程度的差异而非种类的不同。印象比观念更有力也更生动。比如说,我记得小时候我把手指放在客厅壁炉的窗户上,当我的手指碰到玻璃的时候,我感到疼(一种印象),所以现在我拥有这样一种感知的回忆(一种观念)。所有简单观念都跟一些简单印象相似。观念是印象的复制品。如果想要任何术语是有意义的,那么它必须被附加某种基于印象的观念。在休谟后期的著作《人类理智研究》(An Enquiry Concerning Human Understanding)中,休谟主张将他的复制原则用作一种认知测试,“来消除所有长期占据形而上学推理,并使其蒙羞的术语”。下面是该原则的适用方式:


因此,当我们质疑一个频繁使用的哲学术语不具有任何意义的时候,我们只需要考虑这个术语背后的观念是否确实来源于某种印象即可。如果它不可能指向任何的印象,那我们的质疑就得以证实。


我们可以把“绝对时间”这个术语跟某种基于印象的观念联系起来吗?在前面,我们已经看到爱因斯坦提出狭义相对论“所需的批判性推理类型”。复制原则对于理解休谟的时间哲学思想是很重要的,但我们最初是怎样得到时间的观念呢?在休谟第一本书的第二部分中,他提出我们通过感知变化来获得时间的观念。休谟写道:“固定不变的东西是无法向我们传达任何观念的。”变化分为两类:事物的序列,和物体间的相对运动。一个关于序列的例子是,音乐的和弦顺序。我们不可能从一个持续的单和弦中获取时间观念,它必须是一个序列:和弦,停顿,和弦,另一个和弦,如此进行下去。另一个时间观念的来源是可观测的相对运动。对运动的感知可以产生时间观念,因为“每个时刻都通过运动物体的不同位置来区分开”。正如其所呈现的那样,时间是由连续而不可切分的瞬时序列构成的。哲学家唐纳德·L·M·巴克斯特(Donald L M Baxter)在《休谟的困难》(Hume’s Difficulty)一书中解释道,单个瞬间不是持续的,只有时间序列才可以被看作是持续的。我们必须感知到瞬时的变化,否则我们就不能抽象出时间的观念。


为了理解休谟在这个问题上的推理过程,我之前提出过一个类比:想象有一位静止的观测者,她的面前是一面巨大的灰墙,墙的尺寸大到覆盖住了她的全部视野,墙面刷得非常平整。在这种情况下,她的眼前不会发生任何变化。墙是静止的事物,因而也不能说是持续的。这种不可变的事物是不能够产生时间观念的。但如果改变一些东西,比如一个蓝色的物体在前面运动,然后观测者就能够通过这个物体位置的改变来获得时间观念。虽然墙是静止,但运动的物体不是,在它运动时会改变相对于观测者的位置。然而,这种改变取决于观测者的视角,如果观测者和这个物体保持以相同的速度一起运动,那么在她的视野里还是没有发生任何变化,也就不会产生时间的持续感。休谟的时间哲学展现了观测者和参考系之间的基本联系。我们并没有证据支持绝对时间,也没有证据肯定唯一的标准时间。事实上有很多不同的时间,这取决于观测者和参考系之间的关系。


休谟写道,“时间是不可能单独存在的”,“因为时间仅仅是实物存在的方式”。基于这句格言,沃尔特·艾萨克森(Walter Isaacson)在他2007年出版的爱因斯坦传记中暗示道,休谟对绝对时间和标准时间的否定“不久后将会在爱因斯坦的相对论中回响”。


3


休谟的经验主义时间观与前相对论的权威解释形成了鲜明对比。以牛顿经典动力学中的时间观来说,艾萨克·牛顿(Isaac Newton)在其不朽之作《自然哲学的数学原理》中论证了绝对时间的存在。


在论证中,牛顿宣称,时间的量(和空间、位置、运动一样)“是纯粹参照感官对物体的感知来构想的”。牛顿区分了绝对的、数学的时间,和相对的、可测量的时间(例如钟表上的时间)。绝对时间实质上是独立存在的,其存在与变化无关,无论宇宙中存在什么物质、无论其怎样运动,都与时间本身无关。时间具有一定的结构:它均匀而单向地流动。因此,两个同时事件之间的时差为零,而两个连续事件之间的时差不为零。


根据牛顿的说法,每个人都会同意这一观点。时间序列和方向仅仅取决于其自身。起初,因为假设了完全不可观察的实体,牛顿的观点似乎必须要承认存在形而上学的推测之嫌。相反,哲学家提姆·穆德林(Tim Maudlin)在《物理学哲学》中指出,牛顿的观点恰恰是非常直观的:


虽然牛顿好像在假设一些奇怪的、鬼魅般的、陌生的实体,但其实大部分人都是通过绝对时间和空间来认识物理世界的。


举例来说,工匠和科学家们一直在尽力改进计时器的设计,来使钟表更加精准。但对于钟表来说,什么才算得上是“精准”?我们所认为的是,钟表连续以相等的时间间隔滴答走动,或者手表上的指针以恒定的速度扫过表盘。但“相等”或者“恒定”指的是什么?它们就是指时间本身的流逝,也就是绝对时间。


另一种与休谟不同,但却极具影响的时间观体现在伊曼努尔·康德的先验唯心主义中。康德在他的主要著作《纯粹理性批判》中表述了这一观点。在书中,康德明确地批判了牛顿认为时间独立存在的立场。根据阿德里安·巴顿(Adrian Bardon)的《时间哲学简史》(A Brief History of the Philosophy of Time),康德所关注的是时间概念的状语性用法,而不是它的实质性用法。我们与时间同行,而不是活在时间里。时间本身不是一种事物,而是人类的主观前提。用康德的术语来说,时间是一种先验的感觉形式。康德不认为时间是与生俱来的观念,相反,我们所体验到的时间是被心智所施加出来的。他的观点如下:


时间不是从经验中得来的某种经验性的概念。如果时间的表征不具有先验的根据,那么同时性和连续性都不能被我们所感知到。只有在先验的前提下,时间才能将几个事物表现为存在于某一相同时刻(同时)或是存在于不同的时刻(连续)


作为休谟主义者的爱因斯坦,他对牛顿和康德的反驳是极为精彩的。对概念经验论的应用,使得爱因斯坦能够抛弃了关于绝对论和先验论。基于光速在任何方向恒定的这一假设,经验主义论点击败了绝对同时性。就像牛顿指出的那样,时间本身不可能独立于参考系的选择而存在。时间也不基于人类的直觉,因为它是一个经验的概念,这与康德所想的不同。休谟一定会非常同意这一观点。绝对主义论点会带来一种完全不可感知的时间结构,而先验主义论点则依赖于意识的先验因素,复制原则将这两者都排除在外。对于休谟和爱因斯坦来说,时间就是一种经验概念。


4


但休谟和爱因斯坦的关联也不应该被过分夸大。如果说休谟预见了相对论科学的发生,这也是不正确的。他根本不可能有这样的预见。相对论是工业社会的产物,晚于休谟写作的时期。爱因斯坦早期发表的论文《论动体的电动力学》就是应用麦克斯韦方程,对19世纪电磁物理学批判性反思的结果。


这部论文的开篇部分涉及到法拉第的电磁感应定律。通过将相对论原理扩展到电动力学领域,爱因斯坦提出了一个关于磁铁和线圈的思想实验。实验结果是,绝对电场跟时空的绝对量一样,都被相对化了。在这篇文章对同时性的定义中,爱因斯坦重点关注钟表的同步性。就跟电磁感应在产能方面的重要性一样,时钟同步在工业社会中也是相当重要的一个方面:19世纪铁路交通的发展,刺激了计时技术的改进。


休谟的观点中仍有耐人寻味之处。他确实设想了一种跟相对论一致的时间哲学,并且他的批判性思考也使他能够很好地表达一种反常识的观点。这也是狭义相对论所做的。放弃绝对时间和标准时间的结果是惊人的:因为时间膨胀的原因,父母可能比他们的孩子还要年轻。很多哲学家认为相对论与一种永恒静止的世界观是一致的:过去、现在和未来同等真实,并且不存在时间从先往后的流动。休谟当然不能明确看到这些意义,但他也意识到,自己对时间的观点违背了自然哲学的主流和我们平常世界观的直觉:


“我知道有人称持续时间的概念在某种意义上可以适用于完全不变的事物,但我认为这只是哲学家们和庸人们的共同观点。”


因为其严格经验主义的立场,休谟不能接受时间本身独立于变化这一观点。没有任何感官证据可以证明普遍、自持的时间是均匀流动的,不论如何:“观念总是代表着某种对象或印象,这也是观念的来源;并且,在没有臆想的情况下,观念不能代表,或应用于其他观念当中。”就像巴克斯特评论的那样:“没有任何可观察到的证据表明,时间结构在不同的空间中是均一的。”这与爱因斯坦对远距离同时事件的相对性论证非常接近。


尽管休谟作出了很多贡献,但他的观点和相对论所要求的形而上学之间还是存在明显的差异。这种差异与对形而上学现实性的怀疑有关。休谟经常被列入不可知论者的行列中,对独立于精神的实体,如物体、事件、因果性等表达不可知论的观点。在日常生活中,他当然相信一个外在世界的连续存在。但问题是,复制原则认为观念来源于印象,而最初的印象又来源于什么呢?


相对论中的事件实在论,与休谟彻底的怀疑论的经验主义相冲突。


休谟是一位彻底的经验主义者,因而在印象来源于先前自然事件还是独立于感知的这一问题上,休谟持不可知论的态度。在其第一部著作的第三部分中,他提出如下观点:


“在我看来,那些源于感觉的印象,其最终原因是无法通过人类理性得到完全解释的;而且我们也永远无法确定,它们是从对象中直接获得,还是由思想创造性地产生出来,抑或是来源于我们的造物主。这个问题对我们现在的目标来说,也不具有任何实在意义。我们可以从我们感知结果的一致程度上得出结论,无论它们是真理还是谬误,是公正地代表自然或仅仅是感官的幻觉。”


我们的感知可能源于独立思想的天性,或是思想本身,再或是上帝。这是一个彻底的怀疑论调:没有任何办法来判断这三种选择哪一个是正确的,或是有其它更正确的选择。在休谟看来,我们甚至不能考虑现实本身,因为我们不能形成关于现实中任何一个事物的观念。休谟写道,这会是一个没有任何感觉性质的物体,“一个人类的感知无法企及的东西”。因为我们没有一个自在现实的观念,我们也就没有理由相信它存在。这源于一位研究休谟的学者米伦·波姆(Miren Boehm)在2013年提出的一个原则,“没有理由相信”(No Reason to Believe)原则:如果我们要去相信什么,我们必须要具备它的观念。而我们并不具有关于外在现实的观念。无论我们在这个问题上进行多少思考,我们都无法从怀疑论中找到出路。形而上学实在论的问题与狭义相对论和时间哲学有什么关系?相对论要求一个事件的发生必须早于并独立于对它的观察。由于所有信号的传播速度都小于等于光速,所以信号的发送早于信号的接收。


虽然相对论的推论是难以置信的,但就这方面而言,它是常识性的。想象这样一个例子:在新年前夜,我看到天空中的烟花。爆炸这一物理事件跟我隔着一定的空间距离。光和声波以有限的速度传播,也就是我需要一定时间才能接收到爆炸的信息。事件的发生一定早于我的视觉和听觉感知。如果我没有点燃爆竹,或者做其他跟把爆竹送上天有关的事,那么这次爆炸就完全是独立于我的。但爆炸仍然是导致我产生视觉和听觉印象的原因。


爱因斯坦本人钟情于实在论哲学,所以他对量子力学的不确定性十分反感。相对论中的事件实在论与休谟彻底怀疑论的经验主义相冲突。人们应该允许在感知和物理事件之间作区分,并同意我们的感知是由独立于我们发生的自然事件引起的。而休谟严格的经验主义立场并不支持这样的结论。休谟和爱因斯坦之间的联系是多方面的,并且启发了科学和哲学之间存在的奇妙联系。


在考察时间本质的时候,我们进入到了一个物理和哲学相互重叠的灰色领域。这一领域属于自然哲学,属于野心勃勃的哲学思想与科学知识的结合。希望在未来,自然哲学不再是一门死去的学科,而我们将会复兴它。


原文:https://aeon.co/essays/what-albert-einstein-owes-to-david-humes-notion-of-time


作者:MATIAS SLAVOV,芬兰韦斯屈莱大学的博士后研究员,主要研究科学史和科学哲学、休谟哲学和时间哲学。


本文来自微信公众号:神经现实(ID:neureality),作者:MATIAS SLAVOV,翻译:阿良


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